1) Запишем уравнения кинематики вертикального свободного падения:
h = vt - (gt² / 2)
v - gt = 0
v = gt
t = v / g
h = v²/g - g * v² / (g² * 2) = v²/ g - v²/ 2g = v² / 2g
v = (2gh) ^ (1/2) = (2 * 10 * 30) ^ (1/2) = 600 ^ (1/2) = 24,5 м/c
ответ: скорость стрелы при выстреле 24,5 м/c
2) Работа силы тяжести равна нулю, так как автомобиль едет на горизонтальном участке, и вектор силы тяжести строго перпендикулярен перемещению автомобиля по дороге.
По формуле, где m - масса автомобиля, а S - его перемещение:
A = mg * S * Cos 90 = mg * S * 0 = 0 Дж
ответ: работа силы тяжести равна 0 Дж.
3) Дано:
m = 9 г = 0,009 кг
v0 = 500 м/c
Q = ?
Eп1 = Eп2 = mgh (если h = 0, то Eп = 0)
А наша пуля не смещается относительно вертикали.
Итак, в 1) состоянии пуля летит со скоростью 9 м/c относительно покоящегося бруска,
а во 2) она застряла, то есть перешла в состояние покоя относительно бруска.
Значит,
Q = ΔE = E2 - E2 = Eп2 + Eк2 - (Eп1 + Eк1) = Eк2 - Eк1 =
(mv² / 2) - (mv0² / 2) = 0 - (0,009 * 500² / 2) = -1125 Дж
Знак минуса, потому что произошла потеря энергии, и выделилась теплота.
ответ: выделилось 1125 Дж = 1,125 кДж теплоты.
